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虽然人类很早就使用微生物来做一些有用的事情，例如，发酵过程，但直到17世纪显微镜发明之后，人类才知道了微生物的样子。1673年，“微生物学开拓者”列文虎克用自制的显微镜，首次观测到了微生物。 此后，列文虎克用显微镜观测了很多东西，其中包括他自己的精细胞，他在1677年首次发现了精子。在显微镜中，精子看起来宛如小蝌蚪，它们的尾巴（鞭毛）能够向两侧对称摆动，从而让它们可以向前运动。 为了到达目的地，长度仅为0.05毫米的精子需要游动漫长的距离，它们必须要足够努力地游动，因为它们只能存活大约三天。最终，2亿个精子中只有一个能够幸运地与卵子结合，所以每个生命从一开始就是胜利者，生命的诞生可谓是奇迹。 然而，就在科学家以为已经完全了解精子的行为时，一项新的研究结果让科学家认识到了一个巨大的错误。精子的尾巴并不是左右对称摆动，它们是采取螺旋前进的方式。也就是说，科学家被精子“欺骗”了长达343年。 为了研究精子的确切运动方式，科学家使用高速3D显微镜进行观测。这种成像系统每秒能拍摄超过5.5万帧图像，可以追踪运动的每个细节。对捕获到的图像进行建模分析，科学家就能知道精子尾巴的摆动方式。 结果表明，科学家一直以来误解了精子的运动方式。事实上，精子并非以尾巴左右摇摆的方式前进，而是以螺旋的方式。具体而言，精子的这种独特运动由两个独立的控制系统来主导。 一种是沿尾巴的不对称行进波，导致尾巴的摆动方向是单侧的。如果只考虑这个运动，精子就会绕圈游动。另外，尾巴上有规律的驻波还会让整个精子沿着游动方向旋转。总体而言，精子是螺旋滚动前进的，它们的头部旋转钻入周围的液体中，尾巴也会绕着中心轴旋转。 如果从2D角度看来，精子的这种独特运动方式，看来就像是尾巴左右摆动。这项研究表明，列文虎克当年所看到的精子尾巴左右摆动只是一种视错觉，解决了3个世纪以来关于精子如何推动自身前进的误解。 这样的结果确实令人感到意外，没想到一个看似常识的现象其实是假象。只有当我们从更高维度来观测精子的运动时，才会知道实际情况。当然，随着研究技术的进一步提升，现在所观测到的现象可能也是某种假象，但会比过去的认识更接近现实。 对精子运动方式的研究，还能启发仿生学的发展。精子的运动能力很强大，科学家试图以此为模板，制造出独特的游泳机器人，这也许会带来全新的技术变革。 这种微小的机器人可以在血管中游动，把药物直接送到该去的地方，这显然能够大幅提升效果。想要最终研制出游动能力非常强的机器人，对于精子运动方式的深入研究十分有必要。 |
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